Monel-400合金焊接温度场的数值模拟
维导热物体温度场的数值模拟
传热大作业 二维导热物体温度场的数值模拟（等温边界条件） 姓名： 班级： 学号：
墙角稳态导热数值模拟（等温条件） 一、物理问题 有一个用砖砌成的长方形截面的冷空气空道，其截面尺寸如下图所示，假设在垂直于纸面方向上冷空气及砖墙的温度变化很小，可以近似地予以忽略。在下列两种情况下试计算： （1）砖墙横截面上的温度分布； （2）垂直于纸面方向的每米长度上通过砖墙的导热量。外矩形长为，宽为；内矩形长为，宽为。 第一种情况：内外壁分别均匀地维持在0℃及30℃； 第二种情况：内外表面均为第三类边界条件，且已知： 外壁：30℃，h1=10W/m2·℃, 内壁：10℃，h2= 4 W/m2·℃ 砖墙的导热系数λ= W/m·℃ 由于对称性，仅研究1/4部分即可。 二、数学描写 对于二维稳态导热问题，描写物体温度分布的微分方程为拉普拉斯方程
02222=??+??y t x t 这是描写实验情景的控制方程。 三、方程离散 用一系列与坐标轴平行的网格线把求解区域划分成许多子区域，以网格线的交点作为确定温度值的空间位置，即节点。每一个节点都可以看成是以它为中心的一个小区域的代表。由于对称性，仅研究1/4部分即可。依照实验时得点划分网格： 建立节点物理量的代数方程 对于内部节点，由?x=?y ，有 )(411,1,,1,1,-+-++++=n m n m n m n m n m t t t t t 由于本实验为恒壁温，不涉及对流，故内角点，边界点代数方程与该式相同。
设立迭代初场，求解代数方程组。图中，除边界上各节点温度为已知且不变外，其余各节点均需建立类似3中的离散方程，构成一个封闭的代数方程组。以C t 000 为场的初始温度，代入方程组迭代，直至相邻两次内外传热值之差小于，认为已达到迭代收敛。 四、编程及结果 1) 源程序 #include <> #include <> int main() { int k=0,n=0; double t[16][12]={0},s[16][12]={0}; double epsilon=; double lambda=,error=0; double daore_in=0,daore_out=0,daore=0; FILE *fp; fp=fopen("data3","w"); for (int i=0;i<=15;i++) for (int j=0;j<=11;j++) { if ((i==0) || (j==0)) s[i][j]=30; if (i==5) if (j>=5 && j<=11) s[i][j]=0; if (j==5) if (i>=5 && i<=15) s[i][j]=0; } for (int i=0;i<=15;i++)
T92钢焊接工艺及热处理过程控制
T92钢焊接工艺及热处理过程控制 陈美成李小平 【摘要】本文是针对惠来电厂1000MW超超临界机组T92高合金且外径≤89mm的小口径管道焊口焊接及热处理工作。T92钢的应用给焊接及热处理带来了许多的新问题，其中主要需要解决的有焊接接头脆化、软化和高温时效倾向等。为解决这些问题，我惠来焊接专业公司在单位已有的工艺评定及相关电力行业标准基础上结合本工程濒临海边的状况做了大量且细致地工作，积累了较为丰富的实践经验和资料。现对新型耐热钢SA213-T92的焊接工艺方法及热处理过程进行了分析与探讨。 【关键词】SA213-T92 小口径管焊接热处理 1、概述 惠来电厂一期工程3、4号机组为2×1000MW超超临界燃煤发电机组（4号机组为我单位首台总承包的百万机组）。本工程濒临南海，风速较大，风力强劲，因此在强风中的施工措施需要高度重视，尤其是对高合金焊口的组合、焊前预热、焊接操作及焊后热处理的防风措施，施工方案及施工时机的选择都需要认真考虑。4号机组锅炉水压范围焊口约55000个，高空安装焊接工作量大，热处理工作量大，需热处理的焊口总数约20000个，超过600MW超临界机组一倍以上。其屏式过热器、高温过热器、高温再热器等部件大都采用SA-213T92材质（见下表），仅前三个部件的焊口数量就达到3108个，具体见下表。 SA-213T92为新钢种，焊接难度高，焊接过程控制较T91钢更加严格。加之受热面管子直径小、管壁厚、管排间距小、施焊困难，再加之本地常有强风的特殊施工状况，给焊接及热处理操作平添了诸多困难。
2、SA213-T92钢焊接与热处理工艺原理 SA213-T92钢是在SA213-T91钢的基础上加入了1.7%的钨（W），同时钼（Mo）含量降低至0.5%，用钒、铌元素合金化并控制硼和氮元素含量的高合金铁素体耐热钢，通过加入W元素，显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度。在焊接方面，除了有相应的焊接材料，并由于W是铁素体形成元素, 焊缝的冲击韧性有所下降外，其余对预热、层间温度、焊接线能量，待马氏体完全转变后随即进行焊后热处理以及热处理温度、恒温时间两种钢的要求都是比较相近的。 2.1 SA213-T92钢具有优良的常温及高温力学性能，通过加入W元素，显著提高了钢材的高温蠕变断裂强度，SA 213-T92钢的工作温度可达630℃。SA 213-T92钢的化学成分和常温机械性能如表1和表2所示。 表一SA213 T92钢的主要化学成分（﹪） 表二SA213 T92钢常温机械性能 2.2SA213-T92钢中碳的含量保持在一个较低的水平是为了保证最佳的加工性能，高温蠕变断裂强度非常高，抗腐蚀性能好，提高了耐热钢的工作温度，减少了钢材的厚度，降低了钢材的消耗量，降低了管道热应力。 2.3用于替代电厂锅炉的过热器和再热器的不锈钢，用于极苛刻蒸汽条件下的集箱和蒸汽管道，其热传导和膨胀系数也远优于奥氏体不锈钢。 2.4由于SA213-T92钢的含碳量低于T91 钢材，是低碳马氏体钢，须在马氏体组织区焊接，其预热温度和层间温度可以大大降低，据国外资料研究，通过斜Y 型焊接裂纹试验法测定的止裂预热温度为100~250℃。 3、SA213-T92钢焊接与热处理施工工艺要点 3.1焊接方法及材料 SA213-T92钢焊接工艺采用：TIG。焊丝采用MTS616, 型号为：ER90S-G，
正确的手工焊接温度控制
对于任何手工焊接过程，正确的焊接温度对于形成良好的焊点都是至关重要的。 焊接温度/时间与焊点可靠性的关系 通过检查焊点IMC的厚度与内部金相结构，可以清楚地分析出焊接中传递给被焊物的热量是否正确，而焊点表面可以反映出在电路板焊盘上形成的焊点是否良好。 控制IMC的厚度对于形成可靠的连接是很重要的，焊点内部IMC形成速率与焊接温度和时间有关。烙铁提供的热量过大会增大焊点IMC的厚度，导致焊点变脆；提供的热量过小会使焊料不能完全熔化，形成冷焊（见图1）。 图2所示焊脚处的焊点形状与外观可以反映出焊点的质量，不幸的是，无铅焊接与有铅焊接的焊脚外观很不一样。无铅焊接的焊脚外观颜色暗（图2左图），且有比较大的湿润角度；图2右图为锡铅焊接焊脚外观，颜色发亮。 选择合适的助焊剂 烙铁传输的热量正确与否也影响到助焊剂的使用。酒精与部分酸的沸点低于普通的手工焊接温度，因此，为了避免助焊剂过早地挥发，使助焊剂有充分的时间起作用，保证焊接时烙铁不提供过多的热量从而使焊接面的温度过高是很重要的。 助焊剂的选择对于形成良好的焊点也是很重要的。随着焊接温度的提高，氧化的速度也会相应地加快，由于无铅焊接具有较弱的润湿力，需要助焊剂有较“强”的活性，所以焊锡丝中的助焊剂含量应该从锡铅焊锡丝的1%提高到2%。 使用较强活性的助焊剂，需要更多地对PCB上的残留物进行清洗，由于很多企业已经采用免清洗焊锡膏，残留物的清洗势必增加相应的工序和成本。
焊接温度曲线 为了形成良好的焊点，在熔点温度以上40℃的时间必须保持2-5秒，因此我们需要烙铁提供相当的热量。大部分企业在进行无铅焊接时选用的焊锡丝是 SAC387合金，它的熔点为217℃, 焊接温度相应为257℃（选择SAC305合金为260℃）。由此我们可以得到以下的理论温度曲线： 当烙铁头与焊锡丝/被焊物接触时，我们从上图可以看到温度迅速上升，在这段时间助焊剂挥发并起作用。当温度升到熔点以上时，焊料开始熔化，之后维持大约4秒时间，烙铁移开，焊点凝固。 注意上面的曲线，从液相变为固相时，曲线有一个凹段。但是，在实际操作中，操作者很少能够将烙铁停留在焊点2秒以上，所以实际的曲线如图5所示，在短时间内，加热有一个峰值区，很多的热量在此传递给焊点。 比较上面两条曲线可以看出，焊点实际达到的温度比推荐的熔点以上40℃要高，但时间要短。然而，如果考虑到烙铁传递的热量为温度与时间的函数，两者的热量应该做到差不多才对。 从图6可以看出，两条曲线在熔点217℃以上的面积是相等的
西安交通大学——温度场数值模拟(matlab)
温度场模拟matlab代码： clear,clc,clf L1=8;L2=8;N=9;M=9;% 边长为8cm的正方形划分为8*8的格子 T0=500;Tw=100; % 初始和稳态温度 a=0.05; % 导温系数 tmax=600;dt=0.2; % 时间限10min和时间步长0.2s dx=L1/(M-1);dy=L2/(N-1); M1=a*dt/(dx^2);M2=a*dt/(dy^2); T=T0*ones(M,N); T1=T0*ones(M,N); t=0;l=0;k=0; Tc=zeros(1,600);% 中心点温度，每一秒采集一个点 for i=1:9 for j=1:9 if(i==1|i==9|j==1|j==9) T(i,j)=Tw;% 边界点温度为100℃ else T(i,j)=T0; end end end if(2*M1+2*M2<=1) % 判断是否满足稳定性条件 while(t end i=1:9;j=1:9; [x,y]=meshgrid(i); figure(1); subplot(1,2,1); mesh(x,y,T(i,j))% 画出10min 后的温度场 axis tight; xlabel('x','FontSize',14);ylabel('y','FontSize',14);zlabel('T/℃','FontSize',14) title('1min 后二维温度场模拟图','FontSize',18) subplot(1,2,2); [C,H]=contour(x,y,T(i,j)); clabel(C,H);axis square; xlabel('x','FontSize',14);ylabel('y','FontSize',14); title('1min 后模拟等温线图','FontSize',18) figure(2); xx=1:600; plot(xx,Tc,'k-','linewidth',2) xlabel('时间/s','FontSize',14);ylabel('温度/℃','FontSize',14);title('中心点的冷却曲线','FontSize',18) else disp('Error!') % 如果不满足稳定性条件，显示“Error ！” end 实验结果： 时间/s 温度/℃ 中心点的冷却曲线 焊接温度场及残余应力测量方法总结 一、焊接温度场测量方法 多年来，基于物体的某些物理化学性质（例如，物体的几何尺寸、颜色、电导率、热电势和辐射强度等）与温度的关系，开发了形式多样的温度测量方法和装置，综合温度测量的现状，按测量方式可分为接触式和非接触式两大类。 1、接触式测温方法 接触式测温方法的感温原件直接置于被测温度场或介质中，不受到黑度、热物理性参数等性质的影响，具有测温精度高、使用方便等优点。但是对于瞬态脉动特性的对象，接触式测温方法难以作为真正的温度场测量手段。主要是由于接触法得到的是某个局部位置的信号，如果要得到整个温度场的信号，必须在温度空间内进行合理的布点，才可以根据相应的方法（如插值法等）获得对温度场的近似。 常用的接触式测温方法有，电偶测温法。热电偶是用两种不同的导体（或者半导体）组成的闭合回路，两端接点分别处于不同温度环境中，与当地达成热平衡时会产生热电势，标定后可用来测量温度。理想的热电偶测温方法,是将参比端 E,再查分度表反置于0℃的恒温槽中,通过测量2个不同导体A和B的热电动势ab 求出被测温度t。由于让参比端保持0℃有时比较困难,实际应用中常常需要参比端恒温处理或温度补偿。热电偶测温法有几个优点:精度比较高,因为热电偶直接与被测对象接触,不受中间介质的影响；测量范围大,通常可在-50~1600℃范围内连续测量；结构简单,使用方便。但是,热电偶测温法也有一定的缺点:每次测量的点数有限(最多几个点),难以反映整个焊接温度场的情况;此外,金属的电阻和熔池中液体的流动会阻碍热传导,从而给热电偶的测量带来一定的误差。 2、非接触式测温法 非接触测温法分为两大类：一类是通过测量介质的热力学性质参数，求解温度场（如声学法);另一类是通过高温介质的辐射特性，通过光学法来测量温度场。非接触式测温方法由于测温元件不与被测介质接触，不会破坏被测介质的温度场和流场；同时，感温元件传热惯性很小，因此可用于测量不稳定热力过程的温度。其测量上限不受材料性质的影响，可在焊接等高温场合应用。目前常用的测试方法主要有以下几种: 2.1、红外热像法 随着红外技术和计算技术的发展,红外热象法测定焊接温度场成为近代一种新技术。红外热成像测温技术为非接触式测温,响应快,不破坏被测物体的温度场,可以检测某些不能接触或禁止接触的目标,红外热像技术显示出其在测试物体温度场方面的优势。在实际的测量过程中，一般先采用热电偶标定被测物体的发射率，然后再用红外热像仪测定物体的温度场。 手工电弧焊焊接工艺和流程工艺适用于低碳钢，低合金高强度钢，及各种大型钢结构工程制造的焊接，确保焊接生产施工质量，特制订本工艺。 一、焊前准备 1、根据施焊结构钢材的强度等级，各种接头型式选择相应强度等级牌号焊条和合适焊条直径。 2、当施工环境温度低于零度，或钢材的含碳量大于%及结构刚性过大，构件较厚时应采用焊前预热措施，预热温度为80℃-100℃，预热范围为板厚的5倍，但不小于100毫米。 3、工件厚度大于6毫米对接焊时，为确保焊透强度，在板材的对接边沿应开切V型或X型坡口，坡口角为60度，钝边P=0-1毫米，装配间隙为0-1毫米，当板厚差≥4毫米时，应对较厚板材的对接边缘进行削斜处理。 4、焊条烘焙：酸性药皮类型焊条焊前烘焙150℃*2保温2小时，碱性药皮类焊条焊前必做进行300℃-350*2烘焙，并保温2小时才能使用。 5、焊前接头清洁要求：在坡口或焊前两侧30毫米范围内，应将影响质量的毛刺，油污，水，锈脏物，氧化皮等必须清洁干净。 6、在板缝二端如余量小于50毫米时，焊缝二端应加引弧，熄弧板，其规格不小于50*50毫米。 二、焊接材料的选用 1、首先应考虑，母材强度等级与焊条强度等级相匹配和不同药皮类型焊条的使用特性。 2、考虑物件工作环境条件，承受动、静载荷的极限，高应力或形状复杂，刚性较大，应选用抗裂性能和冲击韧性好的低氢型焊条。 3、在满足使用性能和操作性能的前提下，应适当选用规格大效率高的铁粉焊条，以提高焊接生产效率。 三、焊接规范 1、应根据板厚选择焊条直径，确定焊接电流（如表）。 板厚（mm）焊条直径（Φ：mm）焊接电流（A：安倍）备注 3 80-90 不开坡口 8 110-150 开V型坡口 16 160-180 开X型坡口 20 180-200 开X型坡口 该电流为平焊位置焊接，立、横、仰焊时焊接电流应降低10-15%，大于16毫米板厚焊接底层选Φ焊条，角焊焊接电流应比对接焊焊接电流稍大。 2、为使对接焊缝焊焊透，其底层焊接应选用比其他层焊接的焊条直径较小。 3、厚件焊接，应严格控制层间温度，各层焊缝不宜过宽，应考虑多道多层焊接。 4、对接焊缝正面焊接后，反面使用碳气刨扣槽，并进行封底焊接。 四、焊接程序 1、焊接板缝，有纵横交叉的焊缝，应先焊端接缝后焊边接缝。 2、焊缝长度超过1米以上，应采用分中对称焊法或逐步码焊法。 3、结构上对接焊缝与角接焊缝同时存在时，应先焊板的对接焊缝，后焊物架对接焊缝。最后焊物架与板的角焊缝。 4、凡对称物件应从中央向前尾方向开始焊接，并左、右方向对称进 焊接过程控制程序 1目的和使用范围 为了保证焊接施工处于受控状态，确保工程焊接质量，特制定本程序。 本程序适用于公司建筑安装和压力容器、锅炉、压力管道的焊接施工。 Q/ZS21003-2009 文件控制程序 记录控制程序 人力资源管理程序 施工生产过程控制程序 2职责 焊接技术中心是负责焊接控制的归口管理部门，各单位技术部门负责实施。 3工作程序 焊接工艺流程控制见图 1。 4焊工 4.1凡在公司各工程（车间）施焊的焊工应服从公司的统一管理，焊工合格证“聘用情况” 的“聘用 单位”栏应该公司公章， “法人代表”栏应有法人代表签字或盖章。 4.2焊工上岗前应取得与所焊项目相应的资格。 4.3参加国外引进项目施工的焊工， 还应根据有关文件指定的标准进行考核， 考核合格后上 岗。 4.4各单位焊工管理人员应建立焊工台账，并按时向公司焊接技术中心申请焊工资格考试。 4.5公司焊接技术中心按照有关标准规定进行焊工资格培训考试工作， 并负责按标准规定办 理焊工资格证件。 4.6焊工考试资料由公司档案科归档。 4.7焊工资格失效前1 — 3个月焊工应重新考试。 4.8首次参加考试或参加公司首次选用的焊接方法、钢材、焊接材料考试的焊工，应先参加 培训在进 行考试。 4.9考试合格的焊工只能担任合格项目的范围内的焊接工作。 有技术人员负责安排、 焊接检 验员监督检查。 4.10焊接技术中心负责建立公司焊工资格台账。 5焊接材料 5.1焊接材料应放在干燥通风良好的仓库内贮存保管。焊材库内控制温度在 5摄氏度以上， Q/ZS21004-2009 Q/ZS20901-2009 Q/ZS20401-2009 Q/ZS20701-2009 施工机具装备管理程序 焊接施工前准备 第三讲焊接温度场 教学目的：理解温度场的概念及表达方式；等温线的概念及特征。了解温度梯度的概念。掌握影响温度场的因素。教学重点：温度场、等温线 教学难点：温度场、等温线 教学方法：讲述法 课时分配：4课时 教学内容： 热量的传递有传导、对流、辐射三种基本方式。在熔焊过程中，三种方式都存在。其中热量传递到焊件主要是通过对流与辐射；母材与焊丝获得热量后其内部的传导则以传导为主。 一、温度场的概念及表达方式 1、焊接温度场：指某一瞬时焊件上各点的温度分布。具体说就是焊件上各点温度分布情况。 焊接温度场是某一瞬时的温度场。因为焊件上的温度不仅不均匀，而且因热源的运动还将使各点的温度随时间而变化。 在焊接进行过程中，焊件上温度分布的规律：热源中心处温度最高，向焊件边缘温度逐渐下降。 2、等温线（面）：温度场中相同温度的各点所连成的线（或面）。 性质：不同等温线（面）绝对不会相交。 等温线的意义和应用： （1）固定加热厚大工件等温线的情况（如图4-2） 工件上各点的温度仅仅与其到热源的距离有关。等温线的现状是以热源中心为圆心的半球面。 在xoy 平面的等温线则为同心圆， 温度越低，半径越大。 （2）热源运动时等温线的情况 焊接时，由于热源要沿着一定的 方向运动，热源前后温度分布不再对 称，等温线的形状将发生变化。 原因：热源前面是未经加热的冷金属，温度下降很快，而热源后面则是刚焊完的焊缝，温差较小。 结果：热源前面的等温线之间距离缩短，后面等温线之间的距离加长，而在热源的两侧分布仍然是对称的。 讲述图4-3 （教材107页） 3、温度梯度 等温线可以表示温度在空间的变化率， 这个变化率与温差成正比，与等温线之间 的距离成反比，其比值叫做温度梯度。 如图; G =T1-T2/Δs 当T1＞T2，即温度上升时，温度梯度为正；反之为负。 焊接特殊过程控制 焊接的质量是直接关系到产品或工程质量的关键因素。为保证良好的焊接质量，并保持质量稳定，特制定如下技术要求： 一、人、材、设备控制 1、从事筋钢焊接施工的焊工必须持有焊工考试合格证书，才能上岗操作。 2、对材料的控制 （1）对进行焊接的钢筋，其力学性能和化学成分应分别符合下列现行国家标准的规定：《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499； 《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB13013； 《钢筋混凝土用余热处理钢筋》GB13014； 《冷轧带肋钢筋》GB13788； 《低碳钢热轧圆盘条》GB/T701。 （2）预埋件接头、熔槽帮条焊接头和坡口焊接头中的钢板和型钢，宜采用低碳钢或低合金钢，其力学性能和化学成分应分别符合现行国家标准《碳素结构钢》GB700 或《低合金高强度结构钢》GB/T1591 的规定。 （3）电弧焊所采用的焊条，应符合现行国家标准《碳钢焊条》GB/T5117 或《低合金钢焊条》GB/T5118 的规定，其型号应根据设计确定；若设计无规定时，可按《钢筋焊接及验收规程》（JGJ 18—2003）中表 3.0.3选用。 （4）凡施焊的各种钢筋、钢板均应有质量证明书；焊条、焊剂应有产品合格证。 （5）钢筋进场时，应按现行国家标准中的规定，抽取试件作力学性能检验，其质量必须符合有关标准规定。 3、对焊接机械控制 选用合适的焊接机械：控制好焊机的型号是否与焊接工艺要求的匹配；焊接的电流、电压是否稳定；焊机电流的调整效果；焊机上的监测仪表是否有效等。 二、焊接工艺选择 1、焊接的方法有：电阻点焊、闪光对焊、电弧焊、电渣压力焊、气压焊、预埋件钢筋埋弧压力焊。 每种焊接方法的适用范围： （1）电阻点焊：混凝土结构中的钢筋焊接骨架和钢筋焊接网 （2）闪光对焊：钢筋混凝土中对接焊接宜采用闪光对焊；其焊接工艺方法按下列规定 -1- 平板对接温度场及应力-应变场模拟 王龙 北京工业大学机械工程专业，北京（100022） E-mail: xiaobei123@https://www.wendangku.net/doc/735722741.html, 摘要：本文是通过使用计算机模拟技术，用ANSYS 软件模拟平板对接焊接工艺的温度场， 并用间接求解的方法计算出焊接残余应力场。作者对比了面部加载高斯热源和内部热生成这 两种方法，总结两种热源的优缺点，并将两者结合起来作为一种复合热源。复合热源的计算 结果与传统的分析结果和理论相吻合。 关键词：计算机模拟；温度场；残余应力场；复合热源 1 引言 焊接是一个涉及到电弧物理、传热、冶金和力学的复杂过程，由于高度集中的瞬时热输入，在焊接过程中和焊后将产生相当大的残余应力(焊接残余应力)和变形(焊接残余变形、焊接收缩、焊接翘曲)，而这是影响焊接结构质量和生产率的主要问题之一，焊接变形的存在不仅影响焊接结构的制造过程，而且还影响焊接结构的使用性能。焊接应力和变形不但可能引起热裂纹、冷裂纹、脆性断裂等工艺缺陷，而且在一定条件下将影响结构的承载能力，如强度，刚度和受压稳定性。除此以外还将影响到结构的加工精度和尺寸稳定性。因此，在设计和施工时充分考虑焊接应力和变形这一特点是十分重要的[1][2]。随着大规模工业生产和高新技术的发展，焊接结构正朝着大型化、复杂化、高容量、高参数方向发展，其复杂程度越大，工作条件越苛刻，造成焊接事故也越频繁，危害性也越大，所以提高和保证焊接质量已经成为当前焊接中的关键问题。 焊接过程中局部集中的热输入，使焊件形成非常不均匀、不稳定温度场。温度场不仅直 接通过热应变，而且还间接通过显微组织变化引起相变应变决定焊接残余应力。因此，温度场的分析是焊接应力和变形分析前提[3]。本文就是利用大型通用的有限元软件ANSYS 对焊接温度场、应力场和变形进行了计算机的三维实时动态数值模拟，通过先计算焊接温度场，再把温度场结果作为应力和变形计算时的载荷，从而得到任何时刻、任何点的焊接应力、变形的具体计算数值，这无论是对焊接设计还是工艺都很有价值。 2 平板对接温度场模拟 2.1 材料物理性能参数以及单元类型的选择 由于是探讨性的模拟，所以模型假设为100mm×50mm×6mm，电弧中心沿Z 方向移动。 并用以下命令流依次定义导热系数，比热容以及密度用于进行温度场模拟。 mp,kxx,1,66.6 mp,c,1,460 mp,dens,1,7800 单元类型的选择原则为 1.必须具备单元生死功能 2.具有耦合功能，可以进行热-应力耦 合分析3.必须为三维单元4.焊缝处单元可以进行规则划分。根据以上原则，选用ANSYS 单元库中的热分析单元，二维模型用四节点四边形单元PLANE55，三维模型用八节点六面 京隆发电有限公司烟气脱硝改造工程 钢结构焊接热处理工艺 施工措施 批准： 审核： 编制： 南京龙源环保有限公司京隆项目部 目录 一、编制依据 (2) 二、材料介绍 (2) 三、焊接施工流程 (3) 四、焊接工艺参数的选择 (3) 五、现场焊接顺序： (4) 六、现场技术管理 (9) 七、作业的安全要求及措施 (9) 内蒙京隆电厂2×600MW机组烟气脱硝工程，SCR钢架的主立柱、梁、垂直支撑全部采用"H"型钢，母材材质为Q345（属低合金结构钢），钢架主立柱采用分段对接方式连成一体，其中"H"型钢的腹板采用高强螺栓连接，翼缘板之间的连接采用对接焊接方式。 一、编制依据 1.1《火电施工质量检验及评定标准》(焊接篇)1996年版。 1.2《火力发电厂焊接技术规程》DL/T869-2004。 1.3《电力建设安全工作规程》（第1部分：火力发电厂） DL5009.1—2002。1.4《火力发电厂焊接热处理技术规程》DL/T819-2002。 1.5《管道焊接超声波检验技术规程》DL/T820-2002。 1.6《焊接材料质量管理规程》JB/T3223-1996。 1.7京隆电厂脱硝钢架安装相关图纸 1.8《工程建设标准强制性条文》（电力工程部分）2006版。 二、材料介绍 1. Q345化学成分如下表（%）： 2.Q345力学性能如下表（%）： 其中壁厚介于16-35mm时，σs≥325Mpa；壁厚介于 35-50mm时，σs≥295Mpa 3. Q345钢的焊接特点 3.1 碳当量(Ceq) Ceq=0.49%，大于0.45%，可见Q345钢焊接性能不是很好，需要在焊接时制定严格的工艺措施。 3.2 Q345钢在焊接时易出现的问题 3.2.1 热影响区的淬硬倾向 Q345钢在焊接冷却过程中，热影响区容易形成淬火组织-马氏体，使近缝区的硬度提高，塑性下降。结果导致焊后发生裂纹。 3.2.2 冷裂纹敏感性 Q345钢的焊接裂纹主要是冷裂纹。 三、焊接施工流程 1、坡口清理准备→点固→焊前预热→焊接→施焊→自检/专检→焊后热处理→无损检验（合格）焊接材料的选用 2、由于Q345钢的冷裂纹倾向较大，应选用低氢型的焊接材料，同时考虑到焊接接头应与母材等强的原则，选用E5015 （J507）型电焊条。 3、对于要求焊接的部位严格按图纸要求施焊，注意坡口角度、间隙及焊角高度。 4、焊接过程应注意层间清理和层间检查,确保无裂纹、气孔、夹渣等缺陷,方可继续施焊。 5、焊接过程应注意接头和收弧质量,接头应熔合良好,收弧时弧坑应填满,以防弧坑裂纹。 6、焊接工作应一气呵成,更换焊条时应迅速,中途不应无故停顿，注意层间熔化,避免出现夹沟。焊接过程中途因故停止后重新焊接时，必须检查焊缝表面是否有裂纹、气孔、生锈、水迹等，发现问题及时处理。 四、焊接工艺参数的选择 浅谈焊接技术与温度控制 发表时间：2019-08-05T11:28:24.593Z 来源：《防护工程》2019年9期作者：栾福伦毕晓龙王明 [导读] 本文主要对焊接技术与温度控制进行了有效的分析。 中车青岛四方机车车辆股份有限公司山东青岛 266000 摘要：在现代设备生产制造过程中，焊接已经成为一项重要的连接手段。焊接是一种方法，其中通过增加局部温度使两个试样彼此相互接合以引起原子之间的迁移。焊接是一个温度升高的过程，在这个过程之中，材料内部会发生再结晶现象，而这种温度的升高被限定在一定的区域内，因此被焊接的整个材料中各个部位的受热不均匀，因此材料整体温度也不均匀，这种温度的不均匀使得焊接结束后存在残余应力。基于此，本文主要对焊接技术与温度控制进行了有效的分析。 关键词：谈焊接技术；温度控制；方法研究 引言 焊接工艺是影响焊接刀具使用寿命的重要因素，焊接过程中的升温温度、焊接温度及焊接时间是焊接温控工艺中的关键参数。 1焊接技术的现状 1.1焊接技术的高效率化 焊接技术，作为制造业中重要的一环，它与其他制造业的特性是一样的，要求都是高速高效。目前在焊接技术高速高效的发展中，有许多技术得到了巨大的发展，在国内和国外众多研究团队以及工作人员的努力下，研究出了活性化焊接工艺、多元气体保护焊接工艺等，这些技术在焊接技术的高质量化上做出了巨大的贡献，而焊接速度的研究也有了长足的进步，现今已经可以达到1.8m/min，大大提升了产品焊接的效率。而国外的相关技术的发展比我国快，技术含量更高所以应当引进其他国家的相关先进技术，并加以改进和推广。 1.2焊接技术自动化智能化 随着机器人技术的不断发展，在各个行业的应用也越来越广，而在焊接技术的发展中，焊接机器人成为了其中自动化和智能化的带动技术。其运用原理是在电脑上对相关操作进行编程，在焊接机器人的机械臂上安装上焊接机具，并按照电脑编程进行重复动作，从而达到自动化和智能化焊接，使焊接效率得到了整体提高，还有效避免了焊接时产生的有毒有害物质对焊接工人身体造成损伤等。而目前情况下，有几种焊接技术智能化的代表，例如焊接跟踪、熔滴过渡控制、焊接成型控制等方面，在国内外都有许多技术通过智能化自动化等进行控制与代替。不仅如此，还将数字化概念带到焊接过程中，国外在数字化迅速发展的情况下，比中国提早一步将数字化与焊接技术相结合，发现这种结合可以达到控制精准度高、稳定性好、操作方便等优点和好处。 2焊接技温度控制策略 2.1控制设备 用于焊接残余应力的温度梯度测量控制装置由基础滑动固定板，硅碳棒固定板，硅碳棒下固定板，热电偶，应变花，圆柱销，螺母，螺杆，张力块和控制系统组成。其中，滑动固定板可以在基座上滑动。 圆柱销与下部固定板和硅碳棒的滑动固定板连接，固定板在硅碳棒下方延伸一段距离，用于固定试件。将硅碳棒上的固定板和硅碳棒的下固定板压在试件上，并通过安装在固定板上的硅碳棒加热试件。应变花形检测焊接过程中的材料应力变化，并在内应力导致试件变形时准确收集数据，便于后续数据处理。 硅碳棒是非金属电加热元件，电阻率随温度的升高而缓慢增加。电阻率越高，温度越高。硅碳棒的电阻测量是通过特殊的电气测试设备测量的，不在室温下测量。如果用万用表测量仪器，则误差非常大，因此碳化硅棒在低温（20摄氏度）下具有不确定的电阻率。热电偶广泛应用于具有加热和温控功能的加热设备中，是一种非常重要的温度控制元件。热电偶可以完成温度信号向电信号的转换，以使设备获得实时的温度信息。由于需要，各种热电偶的形状往往差别很大，但它们的基本结构大致相同，通常由热电极，绝缘套管保护管和接线盒等组成，通常带显示仪表，记录仪表和电子调节设备一起使用。 2.2测量 ①首先要对试样进行材料加工以使材料具有一定的大小，还要对试样进行表面处理，使其表面光滑，判断标准是可以看到试样表面光亮。②第二步是选择应变花的黏贴位置，为了确定应变花的位置需要画线。③而后将要进行残余应力测量的材料放于基座上，找到合适的部位以使基座和材料进行对接时匹配良好，通过操作夹紧块使得需要焊接的两块材料稳固贴合，使材料被拉紧以保证焊接过程中两块材料不发生错位，正式焊接之前需要对两块材料进行预焊，长度控制在5毫米左右，当5毫米的预焊缝形成之后即可以移走偏心夹，通过焊缝的约束力足以使两块材料不发生相对移动。④根据上述步骤中确定的画线位置，对应力片进行粘贴固定操作，一块材料上粘贴4片应变花。而后将应变仪进行归零操作，继而对两块材料进行焊接。⑤焊接基础数据的获得是由两部分组成的，一部分是焊接过程中的应力-应变曲线，另一部分是温度曲线。第一个部分可以借助于应变片来完成，第二个部分可以借助热电偶来完成。⑥残余应力基础数据的获得是通过在应变片周围5毫米处打孔测量来实现，孔德通径控制为5毫米。⑦重复前4个步骤，随后对焊接材料进行加热操作，加热源是硅碳棒，温度控制在100℃。重复⑤-⑥步骤，分别在100、200、300、400和500℃的温度下重复。⑧根据温度梯度预测该焊接材料的焊接结构的焊接残余应力。⑨根据上述分析通过对温度梯度预测即可对相同材料焊接结构的焊接残余应力的预测。 2.3避免因热处理时间不足造成焊评不能覆盖 低于下转变温度的焊后热处理，就是温度低于A1线的热处理，即常说的焊后消除焊接应力热处理（SR）。试件的热处理时间一般按规范中要求的根据材料厚度进行确定。当焊件厚度较厚或焊件焊缝经多次返修并进行低于下转变温度的焊后热处理时，使得焊件热处理时间要比试件的热处理时间长得多，就会出现试件的保温时间少于焊件在制造过程中累计保温时间的80%”，此时试件的焊评不再适用于此焊件，需进行试件热处理保温时间较长的焊评。例如压力容器上的小接管壁厚小于12mm时，可使用6mm试件合格的焊评来支持，但一般6mm 厚试件焊评中热处理时间不会太长，当该压力容器进行焊后整体消除应力热处理（SR）时，接管上的焊缝就要与较厚的筒体焊缝一样经过保温时间较长的下转变温度热处理，这时可能造成试焊评中件的热处理时间达不到容器接管的热处理时间的80%，则容器接管焊缝的焊接工艺不能再使用此试件的焊评，而需另做一个保温时间更长的试件焊评。为避免此现象的发生，拟定焊接工艺规程时，对于壁厚小于或等 金属凝固过程计算机模拟题目：二维导热物体温度场的数值模拟 Solidworks十字接头的传热分析 作者：张杰 学号：S2******* 学院：北京有色金属研究总院 专业：材料科学与工程 成绩： 2015 年12 月 二维导热物体温度场的数值模拟 图1 二维均质物体的网格划分 用有限差分法模拟二维导热物体的温度场，首先将二维物体划分为如图1所示的网格，x ?与y ?可以是不变的常量,即等步长,也可以是变量(即在区域内的不同处是不同的),即变步长?如果区域内各点处的温度梯度相差很大,则在温度变化剧烈处,网格布得密些,在温度变化不剧烈处,网格布得疏些?至于网格多少,步长取多少为宜,要根据计算精度与计算工作量等因素而定? 在有限的区域内,将二维不稳定导热方程式应用于节点 ,)i j （可写成: ,2222 ,i j P P p i j T T T C x y ρλτ?????=+ ?????? ,1 , ,()i j P P P i j i j T T T οτττ+-???= +? ????? () , 1 , , 1 ,22 2()i j P P P P i j i j i j T T T T x x x ο+--+??? =+? ????? () , ,1 , ,122 2()i j P P P P i j i j i j T T T T y y y ο+--+???=+? ?????τ?、x ?、y ? 当τ?、x ?、y ?较小时，忽略()οτ?、2()x ο?、2 ()y ο?项。当x y ?=?时， 即x 、y 方向网格划分步长相等?最后得到节点 ,)i j （的差分方程: ()1 , ,0 1 , 1 , ,1 ,1 ,4P P P P P P P i j i j i j i j i j i j i j T T F T T T T T ++-+-=++++- 式中:() 02 p F C x λτ ρ?= ?? P91钢与P22钢焊接及热处理工艺 摘要：现场施工中碰到了SA335-P91、SA335-P22两种不同合金成分的异种钢焊接，焊缝金属组织容易发生马氏体转变，产生脆性组织，造成焊缝冷裂，且由于碳迁移造成接头强度低。通过对SA335-P91及SA335-P22材料的焊接性能分析，提出解决存在问题的施工工艺措施，确定可行的焊接及热处理工艺。 关键词：P91 P22 异种钢焊接及热处理 1.前言 在锅炉机组安装中，主蒸汽出口总管因图纸设计更改，其中两个三通管件的材料采用了SA335-P91钢。其余预制管道材质为SA335-P22钢。这两种钢材化学成分差异大，焊接控制不好则容易产生焊缝冷裂纹和焊接接头机械强度低。为了保证安装的焊接工程质量，需制定合理的焊接及热处理工艺指导现场施工。 2.材料简介 SA335-P22钢属于珠光体耐热钢，马氏体开始转变温度为430℃～450℃，焊接性能好，具有较高的热强性、热稳定性、抗腐蚀性及良好的塑性。SA335-P91钢为马氏体高合金耐热钢材，其最高使用温度650℃，高温性能更好。两种钢材的化学成分和机械性能见表1，表2. 表1 P91与P22钢的化学成分 % 表2 P91与P22钢的机械性能 钢号最小屈服强度 σb/MPa 最小抗拉强度 σs/MPa 最小纵向延伸率 δ/% 最大硬度 /HB SA335-P91 SA335-P22 415 205 585 415 20 30 250 163 3.焊接性能 一、焊后冷裂倾向 高合金钢中，Cr、Mo、V等合金元素使C曲线强烈右移，增加钢的淬透性，在焊后冷却过程中，焊缝及其热影响区过热区易产生马氏体转变，生成的马氏体脆性组织使焊缝及热影响区的冷裂倾向大，焊缝产生冷裂纹。 二、碳迁移形成低强脆性接头 由于是高合金与低合金相连接，焊缝两侧合金元素成分差异大，在焊缝熔合区两侧易产生增碳和脱碳现象，高合金侧增碳产生粗大碳化物，低合金侧脱碳形成较宽低强度F带，由此焊后焊接接头强度低，且脆性大。 三、热影响区软化 在焊接过程中，母材被加热到A c1附近的回火区内出现极不均匀的从马氏体到奥氏体的分解产物、聚合碳化物和大量的铁素体，接近钢的退火状态，称为软化区。该区在长期高温载荷作用下，持久强度和塑性大幅度下降，其软化层厚度与在A c1附近停留的时间成正比。 要解决不同合金焊接产生的以上问题，焊接时就要采取焊前预热措施，焊接过程中控制层间温度，以降低和减小焊接热应力和焊后残余应力，避免在焊接过程中发生马氏体转变，防止产生淬硬组织，降低焊缝的冷裂倾向，防止冷裂纹产生。焊接完成后要及时进行焊后热处理，消除焊接残余应力，并使焊缝组织转变成具有良好机械性能的珠光体组织，提高焊接接头强度。 4.焊接及热处理工艺 焊接施工中我们选用的焊接材料为：打底采用焊丝为ER90S-B9，焊丝直径为Φ2.5，焊条选用E9015-B9，焊条直径为Φ3.2/Φ4.0。 为防止在焊接中热影响区过热组织脆化，焊接工程中采用较小的焊接线能量 Q/DZQ 1227-2006 前言 本标准由大连重工?起重集团有限公司标准化委员会提出。 本标准由大连重工?起重集团有限公司标准化办公室归口。 本标准附录A为资料性附录。 本标准起草单位：焊接技术研究所。 本标准起草人：王晓东。 本标准首次发布。 I Q/DZQ 1227-2006 钢结构件焊前预热温度与层间温度的控制 1 范围 本标准规定了钢结构件焊前预热温度与层间温度的控制要求。 本标准适用于碳素结构钢、低合金结构钢组成的钢结构件的焊接。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 3375-1994 焊接术语 3 术语和定义 3.1 预热 焊接开始前，对焊件的全部（或局部）进行加热的工艺措施。 3.2 预热温度 按照焊接工艺的规定，预热需要达到的温度。 3.3 层间温度 多层多道焊时，在施焊后继焊道之前，其相邻焊道应保持的温度。 3.4 拘束度 衡量焊接接头刚性大小的一个定量指标。拘束度有拉伸和弯曲两类：拉伸拘束度是焊接接头根部间隙产生单位长度弹性位移时，焊缝每单位长度上受力的大小；弯曲拘束度是焊接接头产生单位弹性弯曲角变形时，焊缝每单位长度上所受弯距的大小。 3.5 焊后热处理 焊后，为改善焊接接头的组织和性能或消除残余应力而进行的热处理。 3.6 后热 焊接后立即对焊件的全部(或局部)进行加热或保温，使其缓冷的工艺措施。它不等于焊后热处理。 1 材料成形加工技术科技前沿概览 材料成形与加工技术前沿综述 XXXX近年来材料科学技术领域最活跃的方向之一大量先进技术和工艺不断发展和完善，并在实践中逐步应用，如快速凝固、定向凝固、连铸连轧、连铸连轧、精密铸造、半固态加工、粉末注射成型、陶瓷胶态成型、热等静压成型、无模成型、微波烧结、离子束制备、激光快速成型、激光焊接、表面改性等。，促进了传统材料的升级换代，加快了新材料的研发、生产和应用，解决了高技术领域发展对高性能特种材料的制备、加工和微观结构进行精确控制的迫切需求。 2，历史演变: 从人类社会发展和历史进程的宏观角度来看，物质是人类赖以生存和发展的物质基础，也是社会现代化的物质基础和先导。然而，材料和材料技术的进步和发展应归功于金属材料制备和成型技术的发展。人类从漫长的石器时代发展到青铜时代(有些学者称之为“第一次物质技术革命”)，首先得益于铜冶炼和铸造技术的进步和发展，从青铜时代发展到铁器时代，得益于铁鳞冶炼技术和锻造技术的进步和发展(所谓的“第二次物质技术革命”)直到16世纪中叶，冶金学(金属材料的制备和成型)才逐渐从“工艺”发展到“冶金学”。人类开始重视从“科学”的角度研究金属材料的成分、制备、加工工艺和性能之间的关系，迎来了所谓的“第三次材料技术革命”——人类从相对单一的青铜和 铸铁时代进入合金化时代，这催生了人类历史上第一次工业革命，推动了现代工业的快速发展。自 进入XXXX时代后期以来，先后实施了“超级金属”和“超级钢”计划，重点发展先进的制备和加工技术，精确控制组织，大幅度提高材料性能，实现降低材料消耗、节约资源和能源的目标。 新材料的研究、开发和应用全面反映了一个国家的科技和产业化水平，而先进制备和成型技术的发展对新材料的开发、应用和产业化起着决定性的作用。先进制备和成型技术的出现和应用，加上新材料的研发、生产和应用，促成了微电子和生物医用材料等新兴产业的形成，推动了现代航空航天、交通运输、能源和环境保护等高科技产业的发展。 传统结构材料正在向高性能化、复合化、结构与功能一体化方向发展。尤其需要先进的制备和成型加工技术和设备，使材料的生产过程更加高效、节能和清洁，从而提高传统材料产业的国际竞争力。 另一方面，开展这一科学领域的前沿和基础研究，综合利用相关学科的基础理论和科技发展成果，为制备新材料提供新的原理和方法，也是材料科学和工程学科自身发展的需要。 因此，发展先进的材料制备和成型技术对提高国家综合实力，突破先进工业国家的技术壁垒和封锁，保障国家安全，提高人民生活质量，促进材料科学技术本身的进步和发展具有十分重要的作用。这也是国民经济和社会可持续发展的重大要求。 3。研究现状焊接温度场及残余应力测量方法总结
手工电弧焊焊接工艺和流程
焊接过程控制程序
第三讲 焊接温度场
焊接特殊过程控制 文档
平板对接温度场及应力-应变场模拟
钢结构焊接热处理工艺
浅谈焊接技术与温度控制
二维导热物体温度场的数值模拟
P91+P22钢焊接及热处理工艺
1227钢结构件焊前预热温度与层间温度的控制1
材料成形加工技术科技前沿概览